厦门一中太阳能结合空气能热泵热水工程案例
1 项目概况
福建省厦门第一高级中学(以下简称“厦门一中”)系福建省普通中学一级达标学校，省重点中学。本工程为厦门一中新建学生宿舍提供生活热水，总用水量为60t。采用空气源热泵机组结合太阳能系统方式满足该系统生活用热水需求。热泵机组、保温水箱及太阳能集热器与其他相关设备均安装在工程地点屋面上，采用24h供水方式，设计有回水。系统采用PLC可编程控制，根据气候、环境温度及水箱温度自动调节热泵加热时间，使用费用极低。
图1 福建省厦门第一高级中学
2 项目名称
厦门一中太阳能结合空气能热泵热水工程(江苏天舒电器有限公司中标)
3 当地气候
厦门常年平均气温20.6℃。1月最冷，常年月平均气温12.6℃，平均最低气温为9.9℃。7月最热，常年月平均气温28.0℃，平均最高气温为32.3℃。常年日照总时数为1953小时，7月份最多(达248小时)，2月份最少(达99小时)。
4 设计参数
最冷月冷水设计温度：5℃；
热水最高设计供水温度：55℃；
设计总用水量为60t；
水的比热容：C=4.187kJ/(kg·℃)=1kcal/(kg·℃)；
当地年平均日辐照量：12128kJ/(㎡·d)。
5 设计计算
5.1 每天耗热量计算
5.2 太阳能集热面积
5.3 设备选型
5.3.1 热泵
根据经验初定选用3台DKFXRS-64Ⅱ型热泵机组。参照低温(7℃)工况检测报告的数据，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组制热量为63.5kW，那么初定热泵数量的总制热量为：63.5×3=190.5 (kW/h)>183.15(kW/h)(热泵机组设计小时供热量)。那么，初定3台DKFXRS-64II热泵满足热水制取需求。
5.3.2 太阳能
由以上计算公式可得：太阳能集热面积为1165㎡。初定选用33㎡的太阳能集热器，那么，本系统需选用太阳能集热器：1165㎡÷33㎡≈36(组)
6 经济性分析
6.1 计算前提
1.春秋季183d，平均环境温度21℃，平均水温15℃；夏季92d，平均环境温度28℃，平均水温20℃；冬季90d，平均环境温度13℃，平均水温5℃。每年阴雨天气
占全年的1/3。
2.每t 冷水加热到55℃的日耗热量：春秋季2930kW，即10548000kJ；夏季2564kW，即9230400kJ；冬季3663kW，即13186800kJ。(不计回水消耗热量)
3.电价0.8 元/ (kW·h)，天然气单价3.9 元/m，柴油单价7.31元/kg，蒸汽单价200元/m3。天然气热值8600kJ/m3，热效率75%；柴油热值10200kJ/kg，热效率85%；蒸汽热值600000kJ/m3，热效率90%；电热值860kcal/ (kW·h)，热效率95%。
4.环境温度21℃时，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组COP值4.4。环境温度28℃时，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组COP值4.7。环境温度13℃时，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组COP值3.8。
6.2 空气源热泵+太阳能系统运行费用
在太阳能足配的情况下，全年除了阴雨天气，热泵几乎不用启动加热，且夏季略去62天暑假用水，冬季略去30天寒假用水。
那么本系统的运行费用也就是阴雨天气热泵运行产生的费用。
1.春秋季：10548000÷860÷4.4×0.8×183×1/3≈136031(元)
2.夏季：9230400÷860÷4.7×0.8×30×1/3 ≈18269(元)
3.冬季：13186800÷860÷3.8×0.8×60×1/3≈64562(元)
4.每t 水运行费用：(136031+18269+64562)÷273÷60≈13(元)
6.3 其他热系统运行费用
a.燃气锅炉系统运行费用
1)春秋季：10548000÷8600÷75%×3.9×183≈1167148(元)
2)夏季：9230400÷8600÷75%×3.9×30≈167435(元)
3)冬季：13186800÷8600÷75%×3.9×60≈478405(元)
4)每t水运行费用：(1167148+167435+478405)÷273÷60≈111(元)
b.燃油锅炉系统运行费用
1)春秋季：10548000÷10200÷85%×7.31×183≈1627494(元)
2)夏季：9230400÷10200÷85%×7.31×30≈233475(元)
3)冬季：13186800÷10200÷85%×7.31×60≈667097(元)
4)每t水运行费用：(1627494+233475+667097)÷273÷60≈154(元)
c.蒸汽系统运行费用
1)春秋季：10548000÷600000÷90%×200×183≈714920(元)
2)夏季：9230400÷600000÷90%×200×30≈102560(元)
3)冬季：13186800÷600000÷90%×200×60≈293040(元)
4)每t水运行费用：(714920+102560+293040)÷273÷60≈68(元)
d.电锅炉系统运行费用
1)春秋季：10548000÷860÷95%×0.8×183≈1890119(元)
2)夏季：9230400÷860÷95%×0.8×30≈271150(元)
3)冬季：13186800÷860÷95%×0.8×60≈774745(元)
4)每t水运行费用：(1890119+271150+774745)÷273÷60≈179(元)
图2 项目图片 图3 项目图片
7 结论
本文结合厦门一中使用天舒空气能热泵热水机组的具体实例，详细解释了空气能热水机结合太阳能系统在具体应用中的舒适、节能、安全优势，是一套可靠完
善的热水系统，在与其他热水设备的比较分析中，我们可知，使用空气能结合太阳能热水系统使用效果和节能效果都可以达到最佳。
